RU2471707C2 - Способ изготовления герметичных изделий из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала - Google Patents
Способ изготовления герметичных изделий из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471707C2 RU2471707C2 RU2011102125/05A RU2011102125A RU2471707C2 RU 2471707 C2 RU2471707 C2 RU 2471707C2 RU 2011102125/05 A RU2011102125/05 A RU 2011102125/05A RU 2011102125 A RU2011102125 A RU 2011102125A RU 2471707 C2 RU2471707 C2 RU 2471707C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slip
- materials
- carbon
- sublayer
- coating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической, химико-металлургической отраслях промышленности. Шликерный подслой на основе мелкодисперсного термостойкого наполнителя и безусадочного невспенивающегося связующего наносят на поверхность несущей основы изделия. После нанесения шликерного подслоя поверхность изделия и нанесенного шликерного подслоя насыщают пироуглеродом, пирокарбидом или пиронитридом кремния или их комбинацией. Проводят осаждение покрытий из газовой фазы при остаточном давлении в реакторе. В качестве материала несущей основы изделия, материалов шликерного подслоя и газофазного покрытия берут материалы, компоненты которых имеют близкий друг к другу и газофазному покрытию коэффициент линейного термического расширения. В качестве материалов шликерного подслоя и газофазного покрытия берут углерод, SiC, Si3N4 или их комбинацию. Изобретение исключает бесполезные затраты при изготовлении герметичных изделий из композиционных материалов. 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам изготовления герметичных изделий, предназначенных для работы в химической, химико-металлургической и других отраслях промышленности.
Известен способ изготовления герметичных изделий из углеграфитовых материалов, включающий формирование на них пироуглеродного покрытия газофазным методом [Крылов И.В. Углеграфитовые материалы и их применение в химической промышленности. М.: Химия, 1965, с 53].
Недостатком известного способа является невозможность герметизации изделий, изготовленных из крупнопористого графита, а также из композиционных материалов (КМ), таких, например, как углерод-углеродные или углерод-карбидокремниевые композиционные материалы (УУКМ или УККМ), из-за невозможности перекрыть пироуглеродным покрытием поверхностные поры крупных размеров.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ изготовления герметичных изделий из КМ, включающий нанесение на поверхность несущей основы изделия шликерного покрытия на основе мелкодисперсного термостойкого наполнителя и безусадочного невспенивающегося связующего, последующее осаждение покрытий из газовой фазы при остаточном давлении в реакторе [см. патент РФ №2006493 oт 30.01.1994 г.]. Способ позволяет изготавливать герметичные изделия из некоторых типов КМ, таких, например, как УУКМ и УККМ. Данный способ принят за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа - нанесение на поверхность несущей основы изделия шликерного покрытия на основе мелкодисперсного термостойкого наполнителя и безусадочного невспенивающегося связующего; осаждение покрытий из газовой фазы при остаточном давлении в реакторе.
Недостатком известного способа, принятого за прототип, являются бесполезные затраты при изготовлении герметичных изделий из некоторых типов КМ вследствие того, что не всякий КМ способен к герметизации.
Задачей изобретения является исключение бесполезных затрат при изготовлении герметичных изделий из КМ.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе изготовления герметичных изделий из КМ, включающем нанесение на поверхность несущей основы изделия шликерного покрытия на основе мелкодисперсного термостойкого наполнителя и безусадочного невспенивающегося связующего и последующее осаждение покрытий из газовой фазы при остаточном давлении в реакторе, в качестве материала несущей основы изделия, а также в качестве материалов шликерного подслоя и газофазного покрытия берут материалы, компоненты которых имеют близкий друг к другу и газофазному покрытию коэффициент линейного термического расширения (КЛТР), например в качестве материала несущей основы изделия берут КМ, компоненты которого имеют КЛТР в пределах 3-5×10-6 град-1, а в качестве материалов шликерного подслоя и газофазного покрытия берут углерод, SiC, Si3N4 или их комбинацию; причем после нанесения шликерного подслоя поверхность изделия и нанесенного шликерного подслоя насыщают пироуглеродом, пирокарбидом или ниронитридом кремния или их комбинацией.
Взятие в качестве материала несущей основы изделия, а также в качестве материалов щликерного подслоя и газофазного покрытия материалов, компоненты которых имеют близкий друг к другу и газофазному покрытию КЛТР, позволяет исключить образование в материале несущей основы изделия выходящих на поверхность изделия и распространяющихся в покрытие трещин, а также трещин, образующихся только в покрытии.
Взятие, например, в качестве несущей основы изделия КМ, компоненты которого (т.е. волокнистый наполнитель и матрица) имеют КЛТР в пределах 3-5×10-6 град-1, а именно: в этих пределах находится КЛТР углеродных и карбидокремниевых волокон (с КЛТР соответственно 3×10-6 и 4×10-6 град-1), а также матриц из пироуглерода, карбида и нитрида кремния (с КЛТР соответственно: 2-3×10-6, 4-4,5×10-6 гpaд-l и 2-3×10-6 град-1), позволяет исключить образование в них трещин, выходящих на поверхность несущей основы изделия и распространяющихся в покрытие.
Взятие, например, в качестве материалов шликерного и газофазного покрытий углерода, SiC, Si3N4 и их комбинаций, а также насыщение нанесенного шликерного подслоя пироуглеродом или ниронитридом кремния или их комбинацией позволяет благодаря близости их КЛТР с КЛТР материала несущей основы изделия исключить образование трещин непосредственно в газофазном покрытии.
Обусловлено это следующим. При близости КЛТР компонентов материала несущей основы в нем не возникают термические напряжения и, как следствие, не образуются трещины, которые, в свою очередь, могут вызвать образование трещин в шликерном подслое и газофазном покрытии (трещина, зародившаяся в материале несущей основы, не затухнув при своем развитии, распространяется в шликерный подслой и газофазное покрытие). Аналогичные рассуждения можно провести в отношении КЛТР компонентов шликерного подслоя. Близость же КЛТР компонентов материала несущей основы и шликерного подслоя к КЛТР приводит к близости КЛТР в целом материалов несущей основы и шликерного подслоя к КЛТР материала газофазного покрытия, благодаря чему на границе между ними не возникают термические напряжения, являющиеся причиной образования трещин в покрытии и шликерном подслое, материалы которых имеют более низкую прочность при растяжении, чем материал несущей основы.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность получить изделие из КМ без трещин в несущей основе изделия и в покрытии, если взят подходящий материал несущей основы, щликерного и газофазного покрытия. Новое свойство позволяет исключить бесполезные затраты при изготовлении герметичных изделий из КМ.
Способ осуществляют следующим образом.
В качестве материала несущей основы изделия, предназначенного для изготовления герметичного изделия, берут материал, компоненты которого имеют близкий друг к другу и материалам шликерного и газофазного покрытий КЛТР. Для достижения лучшего результата в качестве материала несущей основы изделия берут КМ, компоненты которого имеют КЛТР в пределах 3-5×10-6 град-1, а в качестве материалов шликерного и газофазного покрытий берут углерод, SiC, Si3N4 и их комбинацию.
После проведения механической обработки КМ получают несущую основу изделия. На ее поверхность наносят шликерное покрытие на основе мелкодисперсного термостойкого наполнителя и безусадочного невспенивающегося связующего. При этом в качестве материалов шликерного покрытия берут материалы с КЛТР, близким к КЛТР компонентов КМ. Для достижения лучшего результата в качестве материалов шликерного покрытия берут углерод, SiC, Si3N4 и их комбинацию. Затем насыщают поверхность изделия и нанесенного шликерного покрытия пиролитическим материалом. Для достижения лучшего результата насыщают их пироуглеродом, карбидом или нитридом кремния или их комбинацией. После этого поверх насыщенного пиролитическим материалом шликерного покрытия осаждают покрытие из указанных веществ в чистом виде или в комбинации друг с другом. Осаждение покрытий производят из газовой фазы при остаточном давлении в реакторе.
Примеры конкретного выполнения способа приведены в таблице, где примеры 1-3, 5, 6, 8-12 соответствуют предлагаемому способу, а примеры 4 и 7 - способу-прототипу. Так, в примере 4 в качестве УУКМ использован материал, компоненты которого имеют КЛТР, существенно отличающийся друг от друга, а также от КЛТР материалов шликерного и пиролитического покрытий; в примере 7 в качестве УУКМ использован материал, компоненты которого и он сам имеют КЛТР, существенно отличающийся от КЛТР материалов шликерного и пиролитического покрытий.
Как видно из таблицы, использование в качестве компонентов материала несущей основы изделия, подслоя и газофазного покрытия материалов с близкими КЛТР позволяет получить герметичные изделия из КМ (без трещин в несущей основе и в покрытии), о чем свидетельствуют высокая плотность, практически нулевая открытая пористость, непроницаемость по отношению к жидкостям и газам под избыточным давлением.
Таким образом, при правильном выборе в качестве компонентов материала несущей основы изделия, подслоя и газофазного покрытия материалов с близкими КЛТР исключаются бесполезные затраты при изготовлении герметичных изделий.
Claims (1)
1. Способ изготовления герметичных изделий из композиционного материала, включающий нанесение на поверхность несущей основы изделия шликерного подслоя на основе мелкодисперсного термостойкого наполнителя и безусадочного невспенивающегося связующего и последующее осаждение покрытий из газовой фазы при остаточном давлении в реакторе, отличающийся тем, что в качестве материала несущей основы изделия, а также в качестве материалов шликерного подслоя и газофазного покрытия берут материалы, компоненты которых имеют близкий друг к другу и газофазному покрытию коэффициент линейного термического расширения, например, в качестве материала несущей основы изделия берут композиционный материал, компоненты которого имеют КЛТР в пределах 3-5·10-6 град-1, а в качестве материалов шликерного подслоя и газофазного покрытия берут углерод, SiC, Si3N4 или их комбинацию; причем после нанесения шликерного подслоя поверхность изделия и нанесенного шликерного подслоя насыщают пироуглеродом, пирокарбидом или пиронитридом кремния или их комбинацией.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102125/05A RU2471707C2 (ru) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Способ изготовления герметичных изделий из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102125/05A RU2471707C2 (ru) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Способ изготовления герметичных изделий из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011102125A RU2011102125A (ru) | 2012-07-27 |
| RU2471707C2 true RU2471707C2 (ru) | 2013-01-10 |
Family
ID=46850343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011102125/05A RU2471707C2 (ru) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Способ изготовления герметичных изделий из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2471707C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573515C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Композиционный материал с углерод-карбидокремниевой матрицей для герметичных изделий и способ их изготовления |
| RU2624707C1 (ru) * | 2016-06-28 | 2017-07-05 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления герметичных изделий из композиционных материалов |
| RU2641748C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-22 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Герметичное изделие из высокотемпературного композиционного материала, армированного длинномерными волокнами, и способ его изготовления |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2006493C1 (ru) * | 1992-08-14 | 1994-01-30 | Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов | Способ обработки пористых изделий |
| US5573985A (en) * | 1995-09-18 | 1996-11-12 | Millennium Materials, Inc. | Ceramic matrix composites using strengthening agents of silicon borides of the form Si-B-C |
| RU2194682C2 (ru) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт Термохимии" | Способ изготовления тонкостенных изделий из силицированного углеродного композиционного материала |
-
2011
- 2011-01-20 RU RU2011102125/05A patent/RU2471707C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2006493C1 (ru) * | 1992-08-14 | 1994-01-30 | Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов | Способ обработки пористых изделий |
| US5573985A (en) * | 1995-09-18 | 1996-11-12 | Millennium Materials, Inc. | Ceramic matrix composites using strengthening agents of silicon borides of the form Si-B-C |
| RU2194682C2 (ru) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт Термохимии" | Способ изготовления тонкостенных изделий из силицированного углеродного композиционного материала |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| (56)RU 2006493 C1, 30.01.1994. БУШУЕВ Ю.Г. и др. Углерод-углеродные композиционные материалы. Справочник. - М.: Металлургия, 1994, с.108-110. Большой энциклопедический словарь, политехнический. / Под ред. А.Ю. Ишлинского. - М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000, с.366. Справочник, Строительная керамика. / Под ред. Е.Л. Рохваргера. - М.: Стройиздат, 1976, с.41. * |
| БУШУЕВ Ю.Г. и др. Углерод-углеродные композиционные материалы. Справочник. - М.: Металлургия, 1994, с.108-110. Большой энциклопедический словарь, политехнический. * |
| КРЫЛОВ В.Н. и др. Углеграфитовые материалы и их применение в химической промышленности. - М.-Л.: Химия, 1965, с.53. * |
| Под ред. А.Ю. Ишлинского. - М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000, с.366. Справочник, Строительная керамика. * |
| Под ред. Е.Л. Рохваргера. - М.: Стройиздат, 1976, с.41. КРЫЛОВ В.Н. и др. УглеграфитоC * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573515C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Композиционный материал с углерод-карбидокремниевой матрицей для герметичных изделий и способ их изготовления |
| RU2624707C1 (ru) * | 2016-06-28 | 2017-07-05 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления герметичных изделий из композиционных материалов |
| RU2641748C2 (ru) * | 2016-06-28 | 2018-01-22 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Герметичное изделие из высокотемпературного композиционного материала, армированного длинномерными волокнами, и способ его изготовления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011102125A (ru) | 2012-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feng et al. | Microstructure and oxidation of multi-layer MoSi2–CrSi2–Si coatings for SiC coated carbon/carbon composites | |
| Cairo et al. | Functionally gradient ceramic coating for carbon–carbon antioxidation protection | |
| Yao et al. | A SiC/ZrB2–SiC/SiC oxidation resistance multilayer coating for carbon/carbon composites | |
| Chu et al. | Influence of SiC nanowires on the properties of SiC coating for C/C composites between room temperature and 1500° C | |
| Qiang et al. | A modified dual-layer SiC oxidation protective coating for carbon/carbon composites prepared by one-step pack cementation | |
| Zhou et al. | Oxidation protective SiC-Si coating for carbon/carbon composites by gaseous silicon infiltration and pack cementation: a comparative investigation | |
| Ritt et al. | Mo–Si–B based coating for oxidation protection of SiC–C composites | |
| Huang et al. | ZrO2–SiO2 gradient multilayer oxidation protective coating for SiC coated carbon/carbon composites | |
| CN108516852A (zh) | 一种碳-碳化硅双元基体碳纤维复合材料、其制备方法及应用 | |
| JPWO2017082147A1 (ja) | 黒鉛基材上に形成された被膜及びその製造方法 | |
| IE62268B1 (en) | Composite material with carbon reinforcing fibres and its production process | |
| JP2007138298A (ja) | コーティング形成方法、コーティング形成装置および複合材料 | |
| Salvini et al. | Innovation in ceramic foam filters manufacturing process | |
| Abdollahi et al. | SiC nanoparticles toughened-SiC/MoSi 2-SiC multilayer functionally graded oxidation protective coating for carbon materials at high temperatures | |
| Paul et al. | Formation and characterization of uniform SiC coating on 3-D graphite substrate using halide activated pack cementation method | |
| Wang et al. | Microstructure and oxidation resistance of C-AlPO4–mullite coating prepared by hydrothermal electrophoretic deposition for SiC-C/C composites | |
| CN108299002A (zh) | 一种带有碳化硅摩擦功能层的C/C-SiC通风刹车盘的制备工艺 | |
| RU2471707C2 (ru) | Способ изготовления герметичных изделий из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала | |
| Mao et al. | Metakaolin-based geopolymer coatings on metals by airbrush spray deposition | |
| Streitwieser et al. | Optimization of the ceramization process for the production of three-dimensional biomorphic porous SiC ceramics by chemical vapor infiltration (CVI) | |
| CN110304946B (zh) | 一种陶瓷基复合材料表面的宽温域抗氧化涂层及其制备方法 | |
| Li et al. | Oxidation resistance of a gradient self-healing coating for carbon/carbon composites | |
| He et al. | Microstructure and oxidation resistance of SiC–MoSi2 multi-phase coating for SiC coated C/C composites | |
| Wang et al. | Effects of the single layer CVD BN interface on mechanical properties of oxide–oxide composites fabricated by a sol–gel process | |
| Lan et al. | Vitreous joining of SiC-coated carbon/carbon composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180121 |